基于高通量测序技术膀胱癌的尿液菌群特征分析

发布时间：2020-04-13 07:15

【摘要】：背景膀胱癌的发生受内在遗传因素和外在环境因素共同调控。既往膀胱癌病因学研究关注于膀胱本身,忽略了外环境对膀胱上皮的影响。微生物是人体微环境的重要组成部分,人体共生微生物已被证实在调节机体生理功能中发挥重要作用,同时还影响肿瘤的发生与进展。既往认为“健康泌尿道是无菌的”,随着新技术革新,现已证实健康人泌尿道同样常驻着特定的微生物群落。同时,多项研究表明尿液菌群失调与多种泌尿系统疾病相关,如膀胱过度活动症、急迫性尿失禁和前列腺癌等,并且多种证据提示尿液菌群与膀胱癌的发生、进展以及预后存在某种联系。本研究旨在比较膀胱癌患者与健康人群的尿液菌群特征差异,探讨尿液菌群与膀胱癌之间的关系,寻找膀胱癌的潜在生物标志物以及预防和治疗的新靶点。方法1.研究对象纳入2017年3月至9月在南方医科大学南方医院泌尿外科诊断为膀胱癌的患者,对照组为同单位体检中心健康志愿者。本研究通过南方医科大学伦理委员会审核与批准,所有研究对象均了解相关情况并签署书面知情同意书。所有参与者填写相关问卷表。2.DNA提取、16srDNA高通量测序留取清洁中段尿液30～50 ml,使用DNeasy(?)BloodTissue试剂盒提取总DNA,分光光度计检测DNA质量,采用V4区通用引物进行PCR扩增,最后于Illumina MiSeq平台进行高通量测序。3.生物信息学分析将测序数据导入QIIME软件,进行质量过滤、操作分类单位聚类和物种分类注释,然后进行α多样性和β多样性分析,并通过PERMANOVA比较样品间是否存在差异。LEfSe进一步鉴别组间显著差异的细菌分类群,并通过线性判别分析其影响力。PICRUSt预测相应的细菌代谢功能谱。4.统计学方法采用SPSS22处理数据。计量资料用X±s表示,组间比较采用Mann-Whitney U检验。计数资料采用例(%)表示,两组资料的比较采用χ2检验,P0.05为差异有统计学意义。结果1.膀胱癌组的Observed species指数(P=0.008)、chao1 指数(P=0.008)和ace指数(P=0.003)明显高于对照组,而组间香农指数和辛普森指数无明显差异。2.在NMIBC患者中,高复发和高进展风险组的尿液菌群丰度明显高于低复发和低进展风险组(P均0.05),而不同病理级别组的尿液菌群丰度无明显差异(P0.05)。3.PCoA分析显示膀胱癌组和对照组分别聚类成不同区域,提示两组间尿液菌群存在显著性差异。PERMANOVA进一步显著性分析,结果显示膀胱癌组和对照组间尿液菌群特征差异存在统计学意义(F= 1.97,基于加权UniFrac,P0.05;F=2.53,基于未加权UniFrac,P0.001;F=1.61,基于Bray Curtis,P0.05)4.LEfSe分析显示,膀胱癌组尿液标本中不动杆菌属、Anaerococcus属、红色杆菌属、鞘氨醇杆菌属、肉杆菌属和芽孢杆菌属丰度明显高于对照组,而对照组中沙雷氏菌属、变形杆菌属、玫瑰单胞菌属、Ruminiclostridium-6属和Eubacterium-xylanophilum属明显高于膀胱癌组。在高复发及高进展风险组膀胱癌标本中,草螺菌属、产卟啉杆菌属及拟杆菌属的丰度明显增高。5.PICRUSt分析显示,膀胱癌组中金黄色葡萄球菌感染等基因功能通路明显高于对照组。结论1.男性膀胱癌患者和健康人群的尿液菌群特征存在显著差异,结合生物信息学分析结果,尿液菌群与膀胱癌可能存在某种联系,某些差异菌属可能成为膀胱癌新的生物标志物。2.在NMIBC中,复发和进展风险越高的标本尿液菌群丰度越高,提示尿液菌群丰度与膀胱癌的预后可能存在一定相关性。3.尿液菌群与膀胱癌之间的因果关系尚未清楚,仍需大样本的前瞻性研究及体内外实验进一步验证。
【图文】：

膀眯癌组和对照

逦Ｂｌａｄｄｅｒ邋ｃａｎｃｅｒ邋Ｎｏｎ－ｃａｎｃｅｒ逡逑ＰＣ邋１（９．２９％）逡逑图４－１．膀胱癌组和对照组尿液菌群ａｌｐｈａ多样性分析和主坐标分析。Ｏｂｓｅｒｖｅｄ邋ｓｐｅｃｉｅｓ指数（Ａ）；邋ｃｈａｏ邋１指数（Ｂ邋）；逡逑ａｃｅ指数（Ｃ）；香农指数（Ｄ）；辛普森指数（Ｅ）；基于未加权ＵｎｉＦｒａｃ距离主坐标分析三维图（Ｆ）。逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．邋Ａｌｐｈａ邋ａｎｄ邋ｐｒｉｎｃｉｐａｌ邋ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ邋ａｎａｌｙｓｉｓ邋（ＰＣｏＡ）邋ｆｏｒ邋ｂｌａｄｄｅｒ－ｃａｎｃｅｒ邋ｓａｍｐｌｅｓ邋ａｎｄ邋ｎｏｎ－ｃａｎｃｅｒ邋ｓａｍｐｌｅｓ．邋（Ａ－逡逑Ｅ）邋Ｂｏｘ－ｐｌｏｔ邋ｓｈｏｗｉｎｇ邋ａｌｐｈａ邋ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ邋ｉｎ邋ｓａｍｐｌｅｓ邋ｕｓｉｎｇ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｍｅｔｒｉｃｓ邋（Ａ，邋ｏｂｓｅｒｖｅｄ邋ｓｐｅｃｉｅｓ邋ｉｎｄｅｘ；邋Ｂ，邋Ｃｈａｏｌ逡逑ｉｎｄｅｘ；邋Ｃ
【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R737.14

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本文编号：2625748